大家知道:不同种类的猫可能会有不同的毛色。如果一只猫的身上同时有黑色、橙色和白色三种颜色,那么这种猫就叫作三花猫或玳瑁猫。
三花猫一般都是母猫,很少出现公猫。
为什么会出现这种现象?猫咪在毛色遗传上存在“性别歧视”吗?下面我们一起来看看真相!
研究人员分析了控制猫毛色的基因,发现控制黑色毛(B)和橙色毛(b)的基因位于X染色体上,Y染色体上没有相应的等位基因。常染色体上的A基因偶尔表达后会阻止相关色素的形成,出现白色。
《遗传与进化》的伴性遗传章节提到,如果决定某一性状的基因位于性染色体上,这个性状在遗传上总是和性别相关联。通过分析雌猫和雄猫可能出现的基因型,我们可以推断,无论雄猫还是雌猫,只会出现黑或橙的单一毛色。但实际上,雌猫身上可能同时出现黑与橙两种毛色。
同一只雌猫不同部位的体细胞基因型应该是相同的,但却表现出了不同的性状。难道是因为不同细胞存在不同的基因表达吗?
通过哺乳动物的性别决定方式的相关知识,我们知道,在体细胞中,雄性有一条X染色体和一条Y染色体,而雌性有两条X染色体。Y染色体上的基因很少,X染色体较大,并携带大量的基因。
如果X染色体上的基因在两种性别的生物中都表达,则雌性每个基因的表达产物将是雄性的两倍。然而,观察表明,X染色体上的基因在两种性别的生物中的表达水平是相等的,这种现象称为剂量补偿效应。
剂量补偿效应发生的机制是怎样的呢?
不同物种发生剂量补偿效应的机制是不同的。在哺乳动物的体细胞中,剂量补偿机制包括随机关闭或沉默某一条X染色体中的绝大部分基因,使雌性同雄性一样,仅有一条激活的X染色体。这种调控方式,通常称为X染色体失活,失活的X染色体形成高度压缩、致密的结构,称作巴氏小体。
X染色体的失活遵循一定的规律:不论一个细胞中有几条X染色体,只有一条不失活,其余的都失活并以巴氏小体形式出现。这种机制对生物体的生存有一定的益处,哺乳动物(包括人在内),常染色体数目增加的个体常常无法存活,而X染色体数目的增加或减少则可能只影响个体的正常发育。譬如性染色体组成为XXY、XXX、XO(“O”代表缺少一条X染色体)的个体仍然可以存活。
X染色体失活是表观遗传现象的一种。前面说到的雌性三花猫的毛色,就是由于X染色体失活而形成的。
控制黑色毛(B)和橙色毛(b)的基因位于X染色体上,对于基因型为XBXb的雌猫,如果体细胞中携带黑色毛基因的X染色体失活,那么XB就不能表达,而另一条X染色体上的Xb表达,于是由该细胞增殖而来的皮肤就会长出橙毛;同理,如果体细胞中携带橙色毛基因的X染色体失活,则Xb不表达, XB表达, 那么由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑毛。因此,基因型为XBXb的雌猫可能同时出现黑和橙两种毛色。
那三花猫就一定都是雌猫吗?雄猫有没有可能出现这样的毛色呢?
其实,在少数情况下,也可能出现雄性三花猫。这往往是由于生物发生了染色体数目变异。例如,含XBXb的卵细胞和含Y的精子结合,形成了XBXbY的雄猫。
知识点小结
1
剂量补偿效应
在XY型性别决定机制的生物中,使性染色体上的基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。
2
X染色体失活
哺乳动物体细胞中的剂量补偿机制之一,即随机关闭或沉默某一条X染色体上的绝大部分基因,使雌性同雄性一样,仅有一条激活的X染色体。
3
巴式小体
失活的X染色体形成高度压缩、致密的结构,称作巴氏小体。
4
遵循规律
X染色体的失活遵循一定的规律:不论一个细胞中有几条X染色体,只有一条不失活,其余的都失活并以巴氏小体形式出现。
5
三花猫基因型
三花猫大部分都为雌性,基因型为XBXb(B基因控制黑色毛,b基因控制橙色毛)。若携带B基因的X染色体失活,则这部分区域长出橙色毛;若携带b基因的X染色体失活,则这部分区域长出黑色毛。
6
雄性三花猫
若发生染色体变异,可能产生雄性三花猫,基因型为XBXbY,但繁殖能力一般较弱。
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